DE20309006U1

DE20309006U1 - Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE20309006U1
Application number: DE20309006U
Authority: DE
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2013-06-12

Description

EM 2002/031 AL03001

06.06.2003

Automotive Lighting
Reutlingen GmbH
Tübinger Str. 123

72762 Reutlingen

Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge 15

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge umfassend mindestens eine Lichtquelle, mindestens einen jeder Lichtquelle zugeordneten Lichtleiter, wobei jedem Lichtleiter ein Lichtabschlusskörper zugeordnet ist, und der Lichtabschlusskörper mit einem Reflektor zusammenwirkt.

So ist beispielsweise aus der DE 41 39 267 Al ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bekannt mit mindestens zwei Lichtquellen, die als Lichtaustrittsflächen, mindestens eines Lichtleiters ausgebildet sind. Hierbei ist vorgesehen, dass das Licht von einer Lichtquelle durch den Lichtleiter an den Abstrahlungsort geleitet wird und dort über eine Lichtscheibe bzw. ein Prisma in der Streuung beeinflusst wird, um dann durch eine Linse abgebildet zu werden. Der Scheinwerfer ist hierbei durch eine

transparente Abschlussscheibe verschlossen. Nachteilig ist hierbei, dass der Lichtabschlusskörper zwischen Glasfaser und Linse eine Lichtverteilung abstrahlt, deren Beleuchtungsgradient von der Hell-Dunkel-Grenze zum Vorfeld zu klein ausfällt bzw. teilweise fleckig wirkt.

Ausgehend davon soll die Erfindung einen Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bereitstellen, bei dem das Licht besser an der Hell-Dunkel-Grenze fokussiert ist und eine bessere Abnahme der Lichtverteilung zu den Seiten hin realisiert wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, bei dem der Lichtaustrittsquerschnitt des Lichtabschlusskörpers zwei aufeinander senkrecht stehende Achsen aufweist und die Länge des Lichtabschlusskörpers in Richtung der einen Achse sehr viel größer als in Richtung der anderen Achse ist, wobei der Reflektor einen zentralen Bereich in Form einer Parabel oder einer Freiformfläche, die insbesondere an eine Parabel angelehnt sein kann, aufweist und wobei der zentrale Bereich im wesentlichen parallel zur Richtung der größeren Länge des Lichtabschlusskörpers verläuft.

Dabei wird das Licht, das die Lichtquelle ausstrahlt, in einen Lichtleiter über eine Einkoppelfläche eingekoppelt und durch den Lichtleiter zu einem Lichtabschlusskörper transportiert. Bei dem Lichtabschlusskörper kann es sich entweder um ein separates Bauteil handeln, das möglichst ohne Zwischenraum an den Lichtleiter anschließt, es kann jedoch aber auch die Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters als Lichtabschlusskörper dienen. Das hier aus dem Lichtleiter ausgekoppelte Licht trifft dabei auf einen Reflektor und wird durch den Reflektor gestreut, wobei der Reflektor das Licht der Lichtquelle möglichst nah an die

Hell-Dunkel-Grenze bringt, d. h. das Licht horizontal streut und vertikal parallelisiert. Über den Lichtleiter, der vorzugsweise aus einer Glasfaser, aber auch aus PC oder PMMA bestehen kann, kann das Licht an die Lichtauskoppelstelle geleitet werden, wobei vorteilhafterweise eine Einkopplung des Lichts an annähernd beliebiger Stelle möglich ist.

Der Auskoppelquerschnitt des Lichtabschlusskörpers kann dabei insbesondere symmetrisch zu den Achsen, insbesondere rechteckig oder elliptisch gestaltet sein, wobei die Länge in Richtung der einen Achse sehr viel größer als die Länge in Richtung der anderen Achse ist und das Verhältnis insbesondere 7:1 bis 15:1 und vorzugsweise 10:1 beträgt.

Der Reflektor besteht dabei hauptsächlich aus einem zentralen Bereich, der eine Parabelform aufweist oder als Freiformfläche gestaltet ist, die in der Länge parallel zur langen Kantenlänge des Auskoppelquerschnitts verläuft, wobei die Parabel oder Fläche insbesondere gezogen bzw. gestreckt sein kann. D. h., eine Gerade durch beide Randpunkte der Parabel oder Fläche würde im wesentlichen parallel zu einer Kante der Lichtauskoppelfläche verlaufen, die eine Kante mit der größeren Länge ist. Alternativ kann auch lediglich eine leicht gekrümmte Parabel oder Freiformfläche verwendet werden. Auf dieser Grundform können noch Facetten angebracht bzw. Veränderungen vorgenommen werden oder andere optische Mittel vorgesehen sein, um eine horizontale bzw. vertikale Streuung zu 0 erreichen bzw. zu verbessern.

An den zentralen Bereich schließen sich zu beiden Seiten (insbesondere unmittelbar, z. B. einstückig) sogenannte Seitenreflektoren an, die als Grundform aus Parabelsegmenten bestehen können, die wiederum facettiert

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sein können bzw. alternativ oder zusätzlich so verändert sein können, dass sich eine bessere Streuung ergibt. Auch diese Seitenreflektoren können als Freiformflächen gestaltet sein. Hierbei ist die Vorsehung sämtlicher bekannter optischer Mittel möglich.

Der zentrale Bereich des Reflektors erzeugt dabei im wesentlichen nur horizontal liegende Wendelbilder, so dass sich damit eine sehr gute horizontale Hell-Dunkel-Grenze realisieren lässt.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Brennpunkt bzw. die Brennlinie des Reflektors möglichst nah an einer der zwei langen Kanten der Lichtaustrittsfläche liegt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass dem Reflektor mehrere Lichtleiter mit jeweils einer Lichtquelle zugeordnet sind. Hierdurch kann eine noch bessere Ausleuchtung insbesondere in horizontaler Hinsicht erzielt werden.

Als Lichtquelle können herkömmliche Lichtquellen mit Glühwendeln, aber auch Gasentladungslampen und insbesondere LEDs, vorgesehen sein, die den Vorteil bieten, nur eine geringe Wärmemenge abzustrahlen, so dass auch Lichtleitermaterialien, die nur geringe Wärmeakzeptanz besitzen, verwendet werden können, ohne dass entsprechende Filter eingesetzt werden müssen.

Der Lichtquelle kann dabei ein primärer Reflektor zugeordnet sein, der das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auf die Lichteinkoppelfläche des Lichtleiters bündelt. Die Lichtquelle kann dabei im Scheitel des primären Reflektors angeordnet sein.

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Der Brennpunkt des primären Reflektors liegt hierbei vorzugsweise im Bereich der Lichteinkoppelfläche.

Mit einem derartigen Scheinwerfer kann ein Abblendlicht realisiert werden, wobei bei einem Abblendlicht der zentrale Reflektorbereich in ein oder mehrere Bereiche aufgeteilt werden kann, für den horizontalen Anteil der Hell-Dunkel-Grenze sowie den 15%-igen Anstieg zum Fahrbahnrand. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass der zentrale Bereich als Freiformfläche gestaltet ist.

Alternativ kann ein derartiger Scheinwerfer auch als Fernlicht und/oder Abbiegelicht und/oder Nebellicht verwendet werden.
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem erfindungsgemäßen Scheinwerfer;

Figur 2 einen Ausschnitt in einer Draufsicht;

Figur 3 den Reflektor;
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Figur 4 eine Lichtverteilung und

Figur 5 einen Ausschnitt aus einer alternativen Ausgestaltung eines Scheinwerfers.

Figur i zeigt einen Ausschnitt aus einem Scheinwerfer gemäß der Erfindung umfassend eine Lichtquelle 12, die in einem primären Reflektor 14 angeordnet ist. Der Reflektor 14 dient dazu, das von der Lichtquelle 12 abgestrahlte Licht so zu bündeln, dass ein größtmöglicher Teil dieses Lichts

in eine Lichteintrittsfläche 16 eines Lichtleiters 18 eintritt. Der Lichtleiter 18 teilt sich dann in zwei Lichtleiterstränge 19 und 20. Die Lichtquelle 12 mit dem primären Reflektor 14 kann dabei unabhängig vom Ort des eigentlichen Scheinwerfers oder der Lichtabstrahlung angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Platzbedarf in einem Scheinwerfergehäuse eines Kraftfahrzeuges besser ausgenutzt werden. Der Lichtleiter 20 soll hierbei nicht weiter betrachtet werden. Er kann ebenfalls z. B. zu einem Reflektor führen.

Der Lichtleiter 19 weist hierbei einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Lichtauskoppelfläche 22 so gestaltet ist, dass die Länge in Richtung der einen, hier der horizontalen Achse, sehr viel größer ist als die Länge in Richtung der senkrecht hierzu verlaufenden Achse (hier die vertikale Achse) des Lichtaustrittsquerschnitts 22. Dabei ist der Lichtleiter 19 im Bereich seiner Lichtauskoppelfläche 22 fest mit einem zweiten Reflektor 24 verbunden. Der Reflektor besteht hierbei im wesentlichen aus drei Abschnitten, nämlich einem zentralen Abschnitt 25 sowie zwei Seitenabschnitten bzw. Seitenreflektoren 26, die unmittelbar an den zentralen Bereich 25 anschließen. Dabei weist der zentrale Bereich 25 des Reflektors 24 die Form einer gestreckten Parabel auf. Im Querschnitt verläuft die gestreckte Parabel des Zentralbereiches annähernd parallel zur langen Seite des Lichtauskoppelquerschnitts 22. Die Parallelität ist hierbei durch den Pfeil 27 am Zentralbereich angedeutet (Figur 3).

Die Seitenreflektoren 26 besitzen die Form eines Parabelsegmentes und weisen darüber hinaus Facetten auf, die die Streuung verbessern.

Figur 1 lässt sich entnehmen, dass der Reflektor 24 die Strahlen im wesentlichen horizontal streut.

In vertikaler Richtung verlaufen die Strahlen im wesentlichen parallel (Figur 2).

Figur 3 zeigt den Lichtleiter 19 sowie den Reflektor 24 hinsichtlich seines Zentralbereichs 25 im Schnitt. Die Strahlen 28 werden zunächst im Lichtleiter über Totalreflexion weitergeleitet und treten aus der Auskoppelfläche, die hier als Lichtabschlusskörper dient, aus und treffen auf den Reflektor 24, der die Strahlen in vertikaler Hinsicht parallel umlenkt.

Figur 4 zeigt nun eine Lichtverteilung, wie sie mit einem derartigen Scheinwerfer erreicht wird. Die Hell-Dunkel-Grenze ist mit 29 gekennzeichnet, wobei hier eine Lichtverteilung mit einem parabelförmigen Zentralbereich gezeigt ist, der keinen 15° Anstieg, hier mit 30 gekennzeichnet, erzeugt sondern eine Lichtverteilung, die symmetrisch zur 0 Grad-Horizontallinie angeordnet ist.

Um eine möglichst gute Fokussierung an der Hell-Dunkel-Grenze mit einem deutlichen Gradienten zum Vorfeld bei gleichzeitig gleichmäßiger Lichtverteilung zu erreichen, wobei gleichzeitig die scharfen Hell-Dunkel-Grenzen und unerwünschten Stellen verhindert werden und ein besserer Auslauf der Lichtverteilung realisiert werden soll, ist es vorteilhaft, wenn die Brennlinie 32 des Reflektors möglichst nah an einer der zwei langen Seiten der Lichtaustrittsfläche 22, wie in Figur 2 gezeigt, liegt.

In Figur 5 ist nun eine weitere Ausgestaltung dargestellt, wobei hier mehrere LEDs (nicht dargestellt), die jeweils Licht in einen Lichtleiter 34 einspeisen, gezeigt sind. Die

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einzelnen Lichtleiter 34 vereinigen sich zu einem gemeinsamen Lichtleiter 34' mit einer rechteckigen Querschnittsfläche, wobei als Lichtaustrittsfläche 35 wiederum eine rechteckige Fläche mit zwei unterschiedlichen Kantenlängen dient, wobei eine Kantenlänge sehr viel größer als die andere Kantenlänge ist. Das Verhältnis beträgt hierbei ca. 10:1. Die Reflexion durch den Reflektor 24 erfolgt wie zuvor beschrieben. Bei den Lichtquellen handelt es sich insbesondere um LEDs, da diese nur eine geringe Wärme an die Lichtleiter abgeben und so keinen zusätzlichen Wärmefilter erforderlich machen. Bei den Lichtleitern handelt es sich um transparente Lichtleiter, insbesondere aus PC oder PMMA.

Der Scheinwerfer kann nach vorne in Lichtabstrahlrichtung insbesondere durch eine transparente Abdeckscheibe verschlossen sein, wobei neben technischen Effekten besondere Designmöglichkeiten durch die Umlenkung des Lichtes über den oder die Lichtleiter möglich sind.

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Claims

1. Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge umfassend mindestens eine Lichtquelle (12) mindestens einen jeder Lichtquelle (12) zugeordneten Lichtleiter (19, 34), wobei jedem Lichtleiter (19, 34) ein Lichtabschlusskörper zugeordnet ist, und der Lichtabschlusskörper mit einem Reflektor (24) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtaustrittsquerschnitt (22) des Lichtabschlusskörpers zwei aufeinander senkrecht stehende Achsen aufweist, und die Länge des Lichtabschlusskörpers in Richtung der einen Achse sehr viel größer als in Richtung der anderen Achse ist und wobei der Reflektor (24) einen zentralen Bereich (25) in Form einer Parabel oder einer Freiformfläche aufweist und wobei der zentrale Bereich (25) im wesentlichen parallel zur Richtung der größeren Länge des Lichtabschlusskörpers verlauft.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtabschusskörper durch eine Endfläche (22) des Lichtleiters (19, 34) gebildet wird.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtaustrittsquerschnitt (22) des Lichtabschlusskörpers rechteckig ist.

4. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich (25) des Reflektors (24) eine in Richtung der größeren Länge des Lichtabschlusskörpers verlaufende, gestreckte oder leicht gekrümmte Parabelform oder Form der Freiformfläche aufweist.

5. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich (25) des Reflektors (24) Facetten und/oder andere optische Mittel aufweist, um die Lichtstreuung in vertikaler oder horizontaler Richtung zu variieren.

6. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den zentrale Bereich (25) des Reflektors (24) mindestens ein Seitenreflektor (26) anschließt, der insbesondere in Form eines Parabelsegmenten ausgebildet ist.

7. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Seitenreflektor (26) Facetten und/oder optische Mittel aufweist, um die Lichtstreuung zu variieren.

8. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennpunkt bzw. die Brennlinie (32) des Reflektors (24) im Bereich des Lichtaustrittsquerschnitts (22) liegt.

9. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Lichtleiter (19, 34) Glasfaser und/oder PC und/oder PMMA eingesetzt ist.

10. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reflektor (24) mehrere Lichtleiter (19, 34) mit jeweils einer Lichtquelle (12) zugeordnet sind.

11. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindesten eine Lichtquelle (12) eine LED ist.

12. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (12) ein weiterer primärer Reflektor (14) zugeordnet ist.